JPH0238106B2 - - Google Patents

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JPH0238106B2
JPH0238106B2 JP58137883A JP13788383A JPH0238106B2 JP H0238106 B2 JPH0238106 B2 JP H0238106B2 JP 58137883 A JP58137883 A JP 58137883A JP 13788383 A JP13788383 A JP 13788383A JP H0238106 B2 JPH0238106 B2 JP H0238106B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aromatic
diisocyanate
epoxy resin
dispersant
weight
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58137883A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5943050A (en
Inventor
Deii Hitsukusu Dareru
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Hi Tek Polymers Inc
Original Assignee
Interez Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Interez Inc filed Critical Interez Inc
Publication of JPS5943050A publication Critical patent/JPS5943050A/en
Publication of JPH0238106B2 publication Critical patent/JPH0238106B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、水不溶性化合物の水性分散液の製造
に有用な化合物に関する。より具体的には、本発
明はエポキシ基を含有する樹脂質すなわち高分子
量化合物の水性分散液の製造に用いるウレタン系
分散剤に関する。 近年、塗料およびプラスチツク業界において、
有機系溶媒から水性系への変換に非常に力が入れ
られてきている。この変換の理由としては、これ
らの有機溶媒の価格の上昇ならびに炭素水素など
の有機含有化合物の大気中への逃散により生ずる
汚染の問題があげられる。 エポキシ基含有材料は、塗料およびプラスチツ
ク配合物に用いた場合に非常に望ましい特性を持
つていることが以前から知られている。エポキシ
樹脂は、塗料およびプラスチツク配合物に独特の
強度を耐薬品性を付与する。このような理由か
ら、エポキシ樹脂の使用、特に最近においてはエ
ポキシ基含有材料の水性エマルジヨンないしは分
散液の使用が増加してきた。しかし、エポキシ基
含有材料はその反応性が極めて高く、分子量も比
較的高いことから、固形分が比較的高いものにつ
いては、安定した低粘度のエポキシ樹脂分散液を
製造するのは困難なことが多い。 したがつて、粒子寸法が小さく、低粘度で、し
かも高固形分のエポキシ樹脂分散液の製造を可能
にする分散剤がなお求められている。このような
分散液の従来の製造方法の1例は、ヒドロキシ末
端ポリエチレングリコール2モルにジエポキシド
1モルを反応させて得たエポキシ系界面活性剤を
用いることである。しかし、過度の連鎖伸長を起
こさずにこれらの材料を完全に反応させることは
難しい。 エポキシ樹脂分散液の製造を妨げる別の問題点
は、エポキシ樹脂と相容性のある満足すべき分散
剤の製造が困難であることである。 上記およびその他の問題点は、粒度が小さく、
低粘度、高固形分の安定なエポキシ樹脂分散液の
製造に利用しうる、本発明の化合物を提供するこ
とにより克服される。本発明の化合物は、過度な
連鎖伸長を起こさずに製造することができる点で
特に有用である。 英国特許第1069735号には、ジイソシアネート
2モル、ジヒドロキシポリエーテル1モルおよび
モノフエノール2モルを反応させることからなる
界面活性反応生成物の製造方法が開示されてい
る。しかし、この特許には、このような反応生成
物のエポキシ樹脂分散剤としての用途は開示され
ていない。 米国特許第3549543号は、低気泡剤、洗剤およ
び洗浄剤として有用な材料の組合せを開示してい
る。これには、脂肪族あるいは芳香族ジイソシア
ネートを用いて製造した、ある種のエチレンオキ
シド付加物ダイマーが含まれている。しかし、こ
の特許には、本発明の特定の化合物は開示されて
おらず、また、このような物質をポリエポキシド
用分散剤として使用することも開示されていな
い。 米国特許第4079028号は、ジおよびトリヒドロ
キシベンゼンのようなポリヒドロキシ化合物を用
いたある種のポリウレタン系材料の製造を開示し
ている。この特許において製造されたヒドロキシ
末端プレポリマーは、一般にモノイソシアネート
もしくはモノイソシアネート/ジイソシアネート
混合物のいずれかにより末端キヤツプされる。こ
の特許は、ビスフエノールAタイプの化合物を使
用することも、これを脂肪族ポリエーテルグリコ
ールモノエーテルと共に使用することも開示して
いない。 本発明は、本来は水溶性または水分散性ではな
いエポキシ系樹脂質材料に用いる界面活性剤ある
いは分散剤の製造に関するものである。本発明の
分散剤は、ほぼnモルの芳香族、芳香族起源もし
くは脂環式ジオール、n+1モルのジイソシアネ
ート、ならびに2モルの長鎖脂肪族ポリエーテル
グリコールモノエーテルを反応させることによつ
て製造される。この分散剤は下記一般式により示
される。 上記式中、nは1〜10、Dは脂肪族ポリエーテ
ルグリコールの残基、Gは芳香族、芳香族起源も
しくは脂環式ジオールの残基、Fはジイソシアネ
ートの残基、ならびにEはC1〜C4アルキル基を
それぞれ意味する 本発明に有用なジイソシアネート化合物は、一
般式OCN−NCOによつて表わすことができる。
ここでFは1分子当たりの炭素数が約6〜約20の
脂肪族、芳香族、芳香族起源あるいは脂環式化合
物の残基である。実質的に任意の種類のジイソシ
アネート含有物質を本発明に使用することがで
き、唯一の要件は、ジイソシアネートの主鎖が、
これと以下に述べるジオールおよび長鎖脂肪族ポ
リエーテルグリコールモノエーテルとの反応を妨
害するような基を含んでいないということであ
る。 イソシアネートは従来から既知の物質であり、
本発明に好適なものは、芳香族、芳香族起源、あ
るいは脂環式ジイソシアネートと称することがで
きるものである。「芳香族起源」という用語は、
芳香族イソシアネートあるいはその前駆体を部分
的あるいは完全に水素化して、シクロアルキルあ
るいはシクロアルケンイソシアネートの形態にし
たものを意味する。本発明に用いるジオールも同
様であるが、イソシアネートは、得られた分散剤
で最終的に分散することになるポリエポキシドと
構造的に類似したものが好ましい。したがつて、
長鎖脂肪族エポキシ樹脂を使用する場合には、た
とえばヘキサメチレンジイソシアネート、オクタ
メチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソ
シアネート等の長鎖脂肪族イソシアネートを用い
るのが好ましい。しかし、ほとんどの場合、使用
するポリエポキシドは、ビスフエノールAのよう
な芳香族主鎖を持つものなので、芳香族、芳香族
起源あるいは脂環式ジイソシアネートを用いるの
が好ましい。特に好ましいジイソシアネートに
は、イソホロンジイソシアネート、ビス(p−フ
エニルイソシアネート)、ビス(p−フエニル)
メチレンジイソシアネート、ビス(p−フエニル
シクロヘキシル)メチレンジイソシアネート、
2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−ト
ルエンジイソシアネート、1,4−フエニレンジ
イソシアネート、1,3−フエニレンジイソシア
ネート、4,4′−ジフエニルメタンジイソシアネ
ート、4,4′−ジフエニルジメチルメタンジイソ
シアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネー
ト、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート等
がある。 本発明の第2の主要成分は、芳香族、芳香族起
源あるいは脂環式ジオールである。ただし、ここ
に用いた「芳香族起源」物質とは、部分的あるい
は完全に水素化した芳香族ジオールのことであ
る。本発明に有用なジオールの例としては、レソ
ルシノール、ヒドロキノン、p,p′−ジヒドロキ
シベンゾフエノン、p,p′−ジヒドロキシビフエ
ニル、p,p′−ジヒドロキシジフエニルエタン、
ビス(2−ヒドロキシナフチルメタン)、1,5
−ジヒドロキシナフタレン、およびp,p′−ジヒ
ドロキシジフエニルプロパン(慣用名ビスフエノ
ールA)がある。さらに、水素化ビスフエノール
A、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−
シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジメタ
ノール、等も包含される。他の有用な化合物は、
テトラブロモビスフエノールAをはじめとするポ
リハロゲン化ビスフエノール類のような、上記物
質の各種ハロゲン化誘導体である。 本発明の第3の成分は、一般式E−O−D−O
−Hで示される長鎖脂肪族ポリエーテルグリコー
ルモノエーテルである。ただし、前記式中、Eは
C1〜C4アルキル基、Dは分子量約1000〜15000の
脂肪族ポリエーテルグリコールの残基をそれぞれ
意味する。本発明で使用するのに好ましい物質
は、ポリオキシエチレングリコールのC1〜C2
ノアルキルエーテルである。ポリエーテル生成物
には、ポリエチレングリコールポリエーテルであ
るポリエチレンオキシド付加生成物、並びに約50
〜90重量%のエチレンオキシドおよび約10〜50重
量%のプロピレンオキシドを含むエチレンオキシ
ドとプロピレンオキシドとのブロツクコポリマー
が包含される。 本発明で使用するポリエーテルグリコールモノ
エーテルは、当該分野で周知の方法を利用して製
造される。 上記の説明でジイソシアネート、ジオールある
いはグリコールといつた用語を使用したが、これ
は1官能性および多官能性物質の混合物からなる
材料を排除する意味ではない。このような混合物
の場合、使用材料は平均してほぼ2個の官能基を
含有するようにすればよい。本発明にとつて、ジ
イソシアネート、グリコールおよびジオールとい
う用語は、平均して1分子中に約1.5〜2.8個の官
能基を有する材料を包含する。 本発明の組成物を製造するには、約2モルの上
記長鎖モノアルコール(すなわち、グリコールモ
ノエーテル)に、nモルのジオールおよびn+1
モルのジイソシアネートを反応させる。好ましく
は、nは約10以下であり、分子量がこれより大き
くなると、エポキシ樹脂分散剤としての有効性が
低下する。特に好ましいのは、nが1〜約5であ
る。 上述の3種類の材料を共反応させるには多くの
方法があるが、特に好ましい反応法は、反応器に
まずジオールと長鎖モノアルコールを加える方法
である。この混合物を次いで加熱融解させる(通
常約60〜80℃の範囲内で)。この時点で反応触媒
を加えてもよい。 反応触媒の例には、イソシアネート、アルコー
ルおよびジオールの間の反応に対して触媒作用を
示す実質的にあらゆる種類の触媒が包含される。
このような触媒としては、第3アミンならびにス
ズ、鉛、水銀などの金属の各種有機金属化合物お
よびカルボン酸塩が挙げられる。かかる触媒の具
体例としては、トリアルキルアミン、ならびにジ
ブチルスズジラウレート等を含むジアルキルスズ
ジアルコキシレートが挙げられる。反応混合物へ
の触媒の添加量は、所望の反応速度と使用する反
応物質の種類に応じて、広範囲に変動しうる。た
だし、一般には、反応物質の全量に基づいて約
0.1〜5重量%の反応触媒を反応混合物に加える。 触媒の添加に続いて、ジイソシアネートを加
え、すべてのイソシアネート基が消失してしまう
まで混合物は反応温度に保持する。イソシアネー
トの反応は、反応混合物の試料を採取し、ジブチ
ルアミンのようなアミンを加え、HClのような酸
で逆滴定するという標準的な検査法を利用して監
視する。普通、すべてのイソシアネート基が反応
するには、反応温度への約1/2〜2時間の加熱が
必要である。 このようにして得られた生成物は、その後、
種々のエポキシ樹脂に対する分散剤あるいは界面
活性剤として使用することができる。本発明を利
用して実質的にすべての種類のエポキシ樹脂を水
に分散させることができるが、本発明の分散剤は
特に芳香族系ポリエポキシド樹脂に対して有用で
ある(この種のエポキシ樹脂は加水分解安定性が
良好であるため)。このようなポリエポキシドは
当該分野では周知であり、上記の種類のジフエノ
ールに、フエノール性水素に対して少なくとも当
量、好ましくは過剰のエピハロヒドリン、好まし
くはエピクロロヒドリンを反応させることにより
製造される。好ましいエポキシ樹脂は、約180〜
1000のエポキシ当量を有するビスフエノールAの
グリシジルポリエーテルである。 このようにして製造した分散剤によるエポキシ
樹脂の分散は、当該分野で周知の数種類の方法の
いずれによつても達成することができる。好まし
い分散法は、エポキシ樹脂を分散剤といつしよに
反応器に入れる方法がある。この2種類の材料
を、次いで必要であれば、ポリエポキシドを融解
するためにいつしよに加熱し、相溶性の混合物を
得る。 この時点で、ポリエポキシドと分散剤の合計量
に基いて約30重量%までの補助溶剤を加えるのが
望ましいこともある。このような補助溶剤の例と
しては、グリコール、グリコールエーテルおよび
グリコールエステルが挙げられ、これにはエチル
セロソルブ(エチレングリコールのモノエチルエ
ーテル)、ブチルセロソルブ(エチレングリコー
ルのモノブチルエーテル)、セロソルブアセテー
ト(エチレングリコールのモノエチルエーテルの
酢酸エステル)などの各種セロソルブ類のような
物質も含まれる(セロソルブはユニオン・カーバ
イド社の登録商標)。得られた混合物には、補助
溶剤といつしよに所定量の水を加える。存在する
水の量と転相点の温度は、小さく均一な粒子寸法
のエマルジヨンを製造する際の重要な因子であ
る。80〜95℃において、水の必要量は、通常固形
分72〜77%のエマルジヨンを形成するのに要する
量である。この混合物を、その後、安定な分散液
が得られるまで、所望の温度に撹拌下に保持す
る。場合によつては、安定な分散液を形成するた
めにわずかに温度を上げることが必要となること
もある。分散安定性は、その粘度を監視し、安定
な粘度が得られるまで温度保持をすることによつ
て評価しうる。 エポキシ樹脂の分散を達成するためには、少な
くとも約2%の分散剤を使用すべきである。分散
剤の最大量は、安定な分散液を形成するのに必要
な最小量とすべきである。一般に、分散固形分の
総重量に基づいて約15%以下で十分である。エポ
キシ樹脂を分散させる水の量も、使用するエポキ
シ樹脂と分散剤に応じて広範囲に変動する。ただ
し、最終製品の通常の固形分含有量は約35〜70重
量%の範囲内である。 エポキシ樹脂の分散を達成する別の方法は、界
面活性剤と水を混合した後、エポキシ樹脂をこの
混合物に数分から数時間かけてゆつくり添加して
いく方法である。使用するエポキシ樹脂が固体の
場合には、この材料をその融点まで加熱すること
が必要である。 本発明によつて製造された生成物を、慣用の充
填材、顔料、強化材ならびにその他の慣用の水性
あるいは水性基材の結合剤、変成剤、増量剤など
により変性してもよい。 得られたエポキシ樹脂分散液は、一液あるいは
二液型の系に配合することができる。二液型の系
では、アミンあるいはアミド/アミンのようなエ
ポキシ硬化剤を、使用直前に分散液に加える。一
方、一液型の系では、エポキシ樹脂と硬化剤は最
初から混合してある。これらのいずれの系におい
ても、最終硬化を達成するには、100〜200℃の温
度で1/2時間までの焼き付けが必要である。 本発明により得られる分散された生成物は、保
護塗料として好ましいものであるが、これを含め
て各種のプラスチツク最終用途に用いることがで
きる。この種の塗料の最も多い用途は、二液型の
系を使用した工業用の保全塗料の分野である。ま
た、本発明の分散液は、印刷回路板用の塗料とし
ても使用しうる。 以下に示す実施例において、すべでの部および
%は、特に指定のない限り重量による。 実施例 1 機械撹拌器と温度計を備えた反応器に、629.3
部のMPEG−5000と28.7部のビスフエノールAを
加えた。(MPEG−5000は、ユニオン・カーバイ
ド社製の凍結点59.2℃、分子量約5000のメトキシ
末端ポリエチレングリコールポリエーテルであ
る。)反応器を窒素でガスシールし、混合物60〜
80℃に撹拌加熱し、この時点で0.7部のジブチル
スズジラウレートを加えた。次に、温度を82℃に
して、42部のイソホロンジイソシアネート(当量
111)を加え、得られた反応混合物を約100℃まで
の範囲の温度に2.5時間保持した。得られた分散
剤は、水中固形分10%で25℃において、O〜Pの
ガードナー・ホルト粘度を示した。 実施例 2 機械撹拌器と温度計を備えた反応器に、1164.0
部のEpi−Rez520と36.0部の実施例1で調製した
単味の分散剤とを加えた。(Epi−Rez520は、エ
ポキシ当たりの重量が約502のビスフエノール
A・グリシジルポリエーテルで、Celanese
Specialty Resins Companyより市販されてい
る。)この2種類の材料を115℃までの範囲の温度
で約20分間いつしよに加熱した。次に反応器温度
約95℃で168.0部のエチルセロソルブと232.0部の
水を反応器に加えた。(エチルセロソルブはエチ
レングリコールのモノエチルエーテルで、ユニオ
ン・カーバイド社より市販されている。)この混
合物を、次に約85℃に1時間10分保持し、その後
さらに582.0部の水を加えた。得られた混合物を
85℃〜65℃の範囲の温度に1時間15分保持した。
こうして得られたエポキシ樹脂分散液は、840cps
のブルツクフイールド粘度(2番スピンドルと
20rpmの回転速度を利用)を示し、粒度は1.0〜
1.5μの範囲内であつた。 実施例 3 実施例1と本質的に同様の操作を用いて、次表
に示す分散剤を調製した。第1表中、“種類”の
欄は反応に使用したポリエーテルを、“モル”の
欄は、そのポリエーテルのモル数を示す。“ポリ
(NCO)”の欄は、使用したジイソシアネートの
種類とモル数を示す。“ビスフエノール”の欄は、
反応に使用したビスフエノールAのモル数を示
す。“反応温度”の欄はポリマーの調製に利用し
た温度を℃で示し、“粘度”の欄には、別段の記
載がある場合を除いて、水中固形分40%での25℃
のガードナー・ホルト粘度が示してある。 第1表において、下記の成分を用いた。 MPEG−5MはMPEG−5000であり、これはユ
ニオン・カーバイド社製、分子量約5000、凍結点
59.2℃のメトキシ末端ポリエチレングリコールで
ある。 MPEG−2MはMPEG−2000であり、これは分
子量が約1900、凍結点が51.9℃である点を除いて
MPEG−5Mと同様の物質である。 MRS−10は、イソシアネート官能価2.4、イソ
シアネート当量132のポリメチレンポリフエニル
イソシアネートであり、Mobay Chemical
Companyより市販されている。 Des.WはDesmodur W.であり、これはジシク
ロヘキシルメタン4,4′−ジイソシアネートであ
つて、やはりMobay Chemical Companyから市
販されている。 IPDIはイソホロンジイソシアネートである。 TDIはトルエンジイソシアネートである。
The present invention relates to compounds useful in the preparation of aqueous dispersions of water-insoluble compounds. More specifically, the present invention relates to urethane dispersants used in the production of aqueous dispersions of resinous or high molecular weight compounds containing epoxy groups. In recent years, in the paint and plastics industry,
Much emphasis has been placed on converting organic solvents to aqueous systems. Reasons for this conversion include the increasing price of these organic solvents as well as the pollution problems caused by the escape of organic-containing compounds such as carbon-hydrogen into the atmosphere. It has long been known that epoxy group-containing materials have highly desirable properties when used in coatings and plastic formulations. Epoxy resins provide unique strength and chemical resistance to paints and plastic formulations. For these reasons, the use of epoxy resins, and in particular the use of aqueous emulsions or dispersions of epoxy group-containing materials, has increased recently. However, since epoxy group-containing materials have extremely high reactivity and relatively high molecular weights, it may be difficult to produce stable, low-viscosity epoxy resin dispersions with relatively high solids content. many. Therefore, there remains a need for dispersants that enable the production of epoxy resin dispersions with small particle size, low viscosity, and high solids content. One conventional method for producing such dispersions is to use an epoxy surfactant obtained by reacting 2 moles of hydroxy-terminated polyethylene glycol with 1 mole of diepoxide. However, it is difficult to fully react these materials without causing excessive chain elongation. Another problem that hinders the production of epoxy resin dispersions is the difficulty in producing satisfactory dispersants that are compatible with epoxy resins. The above and other problems are small granularity;
This problem is overcome by providing compounds of the present invention that can be used to prepare stable epoxy resin dispersions with low viscosity and high solids content. The compounds of the present invention are particularly useful in that they can be produced without excessive chain elongation. British Patent No. 1,069,735 discloses a process for the preparation of surface-active reaction products consisting of reacting 2 moles of diisocyanate, 1 mole of dihydroxypolyether and 2 moles of monophenol. However, this patent does not disclose the use of such reaction products as epoxy resin dispersants. US Patent No. 3,549,543 discloses a combination of materials useful as low foam agents, detergents and cleaning agents. This includes certain ethylene oxide adduct dimers made with aliphatic or aromatic diisocyanates. However, this patent does not disclose the specific compounds of the present invention, nor does it disclose the use of such materials as dispersants for polyepoxides. US Pat. No. 4,079,028 discloses the production of certain polyurethane-based materials using polyhydroxy compounds such as di- and trihydroxybenzenes. The hydroxy-terminated prepolymers produced in this patent are generally end-capped with either monoisocyanates or monoisocyanate/diisocyanate mixtures. This patent does not disclose the use of bisphenol A type compounds or their use with aliphatic polyether glycol monoethers. The present invention relates to the production of surfactants or dispersants for use in epoxy resin materials that are not originally water-soluble or water-dispersible. The dispersants of the present invention are prepared by reacting approximately n moles of aromatic, aromatic origin or cycloaliphatic diol, n+1 moles of diisocyanate, and 2 moles of long chain aliphatic polyether glycol monoether. Ru. This dispersant is represented by the following general formula. In the above formula, n is 1 to 10, D is the residue of an aliphatic polyether glycol, G is the residue of an aromatic, aromatic origin or alicyclic diol, F is the residue of a diisocyanate, and E is C 1 The diisocyanate compounds useful in the present invention can be represented by the general formula OCN-NCO.
Here, F is a residue of an aliphatic, aromatic, aromatic origin or alicyclic compound having about 6 to about 20 carbon atoms per molecule. Virtually any type of diisocyanate-containing material can be used in the present invention, the only requirement being that the diisocyanate backbone is
This means that it does not contain any groups that would interfere with the reaction between this and the diol and long-chain aliphatic polyether glycol monoether described below. Isocyanate is a conventionally known substance,
Suitable for the present invention are those which may be referred to as aromatic, aromatic origin or cycloaliphatic diisocyanates. The term "aromatic origin"
It refers to aromatic isocyanates or their precursors that are partially or completely hydrogenated to form cycloalkyl or cycloalkene isocyanates. The same applies to the diol used in the present invention, but it is preferable that the isocyanate is structurally similar to the polyepoxide that will ultimately be dispersed with the obtained dispersant. Therefore,
When a long-chain aliphatic epoxy resin is used, it is preferred to use long-chain aliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, and the like. However, since in most cases the polyepoxides used have an aromatic backbone, such as bisphenol A, it is preferred to use aromatic, aromatic origin or cycloaliphatic diisocyanates. Particularly preferred diisocyanates include isophorone diisocyanate, bis(p-phenyl isocyanate), bis(p-phenyl)
Methylene diisocyanate, bis(p-phenylcyclohexyl) methylene diisocyanate,
2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyldimethylmethane diisocyanate , 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, and the like. The second main component of the present invention is an aromatic, aromatic origin or cycloaliphatic diol. However, the term "aromatic origin" used here refers to partially or completely hydrogenated aromatic diols. Examples of diols useful in the present invention include resorcinol, hydroquinone, p,p'-dihydroxybenzophenone, p,p'-dihydroxybiphenyl, p,p'-dihydroxydiphenylethane,
Bis(2-hydroxynaphthylmethane), 1,5
-dihydroxynaphthalene, and p,p'-dihydroxydiphenylpropane (commonly known as bisphenol A). Furthermore, hydrogenated bisphenol A, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-
Also included are cyclopentanediol, cyclohexanedimethanol, and the like. Other useful compounds are
Various halogenated derivatives of the above substances, such as polyhalogenated bisphenols including tetrabromobisphenol A. The third component of the present invention has the general formula E-O-D-O
It is a long chain aliphatic polyether glycol monoether represented by -H. However, in the above formula, E is
The C1 - C4 alkyl group and D each mean the residue of an aliphatic polyether glycol having a molecular weight of about 1000-15000. Preferred materials for use in the present invention are C1 - C2 monoalkyl ethers of polyoxyethylene glycol. Polyether products include polyethylene oxide addition products, which are polyethylene glycol polyethers, as well as about 50
Block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide containing ~90% by weight ethylene oxide and about 10-50% by weight propylene oxide are included. The polyether glycol monoether used in the present invention is manufactured using methods well known in the art. The use of terms such as diisocyanates, diols or glycols in the above description is not meant to exclude materials consisting of mixtures of monofunctional and polyfunctional materials. In the case of such mixtures, the materials used need only contain on average approximately two functional groups. For purposes of this invention, the terms diisocyanates, glycols and diols encompass materials having on average about 1.5 to 2.8 functional groups per molecule. To prepare the compositions of the present invention, approximately 2 moles of the long chain monoalcohol (i.e., glycol monoether) are combined with n moles of diol and n+1
Moles of diisocyanate are reacted. Preferably, n is about 10 or less; higher molecular weights reduce effectiveness as an epoxy resin dispersant. Particularly preferred is n from 1 to about 5. Although there are many ways to co-react the three materials mentioned above, a particularly preferred reaction method is to first add the diol and long chain monoalcohol to the reactor. This mixture is then heated to melt (usually within the range of about 60-80°C). A reaction catalyst may be added at this point. Examples of reaction catalysts include virtually any type of catalyst that catalyzes the reaction between isocyanates, alcohols, and diols.
Such catalysts include tertiary amines and various organometallic compounds and carboxylates of metals such as tin, lead, mercury, and the like. Specific examples of such catalysts include trialkylamines and dialkyltin dialkoxylates, including dibutyltin dilaurate and the like. The amount of catalyst added to the reaction mixture can vary over a wide range depending on the desired reaction rate and the type of reactants used. However, in general, based on the total amount of reactants, approximately
0.1-5% by weight of reaction catalyst is added to the reaction mixture. Following the addition of the catalyst, the diisocyanate is added and the mixture is maintained at reaction temperature until all isocyanate groups have disappeared. The isocyanate reaction is monitored using standard laboratory techniques of taking a sample of the reaction mixture, adding an amine such as dibutylamine, and back titrating with an acid such as HCl. Usually about 1/2 to 2 hours of heating to reaction temperature is required for all isocyanate groups to react. The product thus obtained is then
It can be used as a dispersant or surfactant for various epoxy resins. Although the present invention can be used to disperse virtually any type of epoxy resin in water, the dispersant of the present invention is particularly useful for aromatic polyepoxide resins (this type of epoxy resin is due to its good hydrolytic stability). Such polyepoxides are well known in the art and are prepared by reacting diphenols of the type described above with at least an equivalent, preferably excess, of epihalohydrin, preferably epichlorohydrin, relative to the phenolic hydrogen. Preferred epoxy resins are from about 180 to
It is a glycidyl polyether of bisphenol A with an epoxy equivalent weight of 1000. Dispersion of epoxy resins with dispersants thus prepared can be accomplished by any of several methods well known in the art. A preferred dispersion method is to introduce the epoxy resin together with the dispersant into a reactor. The two materials are then heated in unison to melt the polyepoxide, if necessary, to obtain a compatible mixture. At this point it may be desirable to add up to about 30% by weight of cosolvent based on the total amount of polyepoxide and dispersant. Examples of such cosolvents include glycols, glycol ethers, and glycol esters, including ethyl cellosolve (monoethyl ether of ethylene glycol), butyl cellosolve (monobutyl ether of ethylene glycol), and cellosolve acetate (monobutyl ether of ethylene glycol). Also included are substances such as various cellosolves, such as monoethyl ether acetate (acetate ester of monoethyl ether) (Cellosolve is a registered trademark of Union Carbide Corporation). A co-solvent and a predetermined amount of water are added to the resulting mixture. The amount of water present and the temperature of the phase inversion point are important factors in producing emulsions of small and uniform particle size. At 80-95°C, the amount of water required is typically that required to form an emulsion of 72-77% solids. This mixture is then kept under stirring at the desired temperature until a stable dispersion is obtained. In some cases, it may be necessary to slightly increase the temperature to form a stable dispersion. Dispersion stability can be evaluated by monitoring its viscosity and maintaining the temperature until a stable viscosity is obtained. To achieve dispersion of the epoxy resin, at least about 2% dispersant should be used. The maximum amount of dispersant should be the minimum amount necessary to form a stable dispersion. Generally, about 15% or less based on the total weight of dispersed solids is sufficient. The amount of water in which the epoxy resin is dispersed also varies widely depending on the epoxy resin and dispersant used. However, the typical solids content of the final product is within the range of about 35-70% by weight. Another method of achieving dispersion of the epoxy resin is to mix the surfactant and water and then slowly add the epoxy resin to the mixture over a period of minutes to hours. If the epoxy resin used is a solid, it is necessary to heat this material to its melting point. The products produced according to the invention may be modified with conventional fillers, pigments, reinforcing agents as well as other conventional aqueous or aqueous-based binders, modifying agents, extenders, and the like. The obtained epoxy resin dispersion can be blended into a one-component or two-component system. In two-part systems, an epoxy curing agent such as an amine or amide/amine is added to the dispersion immediately before use. On the other hand, in a one-component system, the epoxy resin and curing agent are mixed from the beginning. In any of these systems, baking at temperatures of 100-200° C. for up to 1/2 hour is required to achieve final hardening. The dispersed products obtained according to the present invention are preferred as protective coatings, but can be used in a variety of plastic end uses, including. The most common application of this type of paint is in the field of industrial maintenance paints using two-component systems. The dispersion of the present invention can also be used as a coating for printed circuit boards. In the examples set forth below, all parts and percentages are by weight unless otherwise specified. Example 1 In a reactor equipped with a mechanical stirrer and a thermometer, 629.3
1 part MPEG-5000 and 28.7 parts bisphenol A were added. (MPEG-5000 is a methoxy-terminated polyethylene glycol polyether manufactured by Union Carbide with a freezing point of 59.2°C and a molecular weight of approximately 5000.) The reactor was gassed with nitrogen, and the mixture 60 to
Stir and heat to 80° C. at which point 0.7 parts of dibutyltin dilaurate was added. The temperature was then brought to 82°C and 42 parts of isophorone diisocyanate (equivalent
111) was added and the resulting reaction mixture was maintained at a temperature ranging up to about 100° C. for 2.5 hours. The resulting dispersant exhibited a Gardner-Holdt viscosity of O to P at 25° C. at 10% solids in water. Example 2 In a reactor equipped with a mechanical stirrer and a thermometer, 1164.0
1 part Epi-Rez 520 and 36.0 parts of the plain dispersant prepared in Example 1 were added. (Epi-Rez520 is a bisphenol A glycidyl polyether with a weight per epoxy of approximately 502
Commercially available from Specialty Resins Company. ) The two materials were heated continuously for approximately 20 minutes at temperatures ranging up to 115°C. Next, 168.0 parts of ethyl cellosolve and 232.0 parts of water were added to the reactor at a reactor temperature of about 95°C. (Ethyl cellosolve is the monoethyl ether of ethylene glycol and is commercially available from Union Carbide.) The mixture was then held at about 85° C. for 1 hour and 10 minutes, after which an additional 582.0 parts of water was added. the resulting mixture
The temperature was maintained at a temperature ranging from 85°C to 65°C for 1 hour and 15 minutes.
The epoxy resin dispersion thus obtained was 840 cps.
Burtskfield viscosity (no. 2 spindle and
(using a rotation speed of 20 rpm), and the particle size is 1.0~
It was within the range of 1.5μ. Example 3 Using essentially the same procedure as in Example 1, the dispersants shown in the following table were prepared. In Table 1, the "Type" column indicates the polyether used in the reaction, and the "Mole" column indicates the number of moles of the polyether. The "Poly(NCO)" column indicates the type and mole number of diisocyanate used. The “Bisphenol” column is
The number of moles of bisphenol A used in the reaction is shown. The "Reaction Temperature" column indicates the temperature used to prepare the polymer in °C; the "Viscosity" column indicates the temperature at 25 °C at 40% solids in water, unless otherwise stated.
The Gardner-Holdt viscosity of is shown. In Table 1, the following components were used. MPEG-5M is MPEG-5000, manufactured by Union Carbide, molecular weight approximately 5000, freezing point
Methoxy-terminated polyethylene glycol at 59.2°C. MPEG-2M is MPEG-2000, except that it has a molecular weight of approximately 1900 and a freezing point of 51.9°C.
It is a substance similar to MPEG-5M. MRS-10 is a polymethylene polyphenyl isocyanate with an isocyanate functionality of 2.4 and an isocyanate equivalent weight of 132, Mobay Chemical
Commercially available from Company. Des.W is Desmodur W., which is dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate, also available from Mobay Chemical Company. IPDI is isophorone diisocyanate. TDI is toluene diisocyanate.

【表】 実施例 4 実施例2に記載の操作にしたがつて、分散剤と
して第1表の実験E〜Kで得たものを用いて、
Epi−Rez520エポキシ樹脂の水性分散液を調製し
た。結果を第2表に示す。この表中“分散剤
(%)”は用いた分散剤の重量%を、“固形分
(%)”は分散液の水中固形分の重量%を、また、
“粘度”は2番スピンドルを使い25℃で測定した
20rpmでのブルツクフイールド粘度を単位cpsで
示し、“粘度”は単位μで示した3つの粘度範囲
の各範囲内に含まれる分散物質の割合を%で示し
ている。
[Table] Example 4 According to the procedure described in Example 2, using the dispersants obtained in experiments E to K in Table 1,
An aqueous dispersion of Epi-Rez520 epoxy resin was prepared. The results are shown in Table 2. In this table, "dispersant (%)" refers to the weight percent of the dispersant used, and "solid content (%)" refers to the weight percent of the solid content in water of the dispersion.
“Viscosity” was measured at 25℃ using spindle number 2.
The Bruckfield viscosity at 20 rpm is given in cps, and "viscosity" is given as the percentage of the dispersed material within each of the three viscosity ranges given in μ.

【表】 実施例 5 第2表の実験Eに記載の水中固形分55%の分散
液22.6部(0.024エポキシ当量)を、アミン水素
当量324のポリアミドアミン系硬化剤15.2部
(0.028有効アミン水素当量)と混合した。
Celanese Specialty Resins Companyから市販
のこの硬化剤Epi−Cure CT−60−8536は、好ま
しいアミドアミン酢酸ポリマーの有効アミン窒素
の16%を塩にし、得られた塩をブチルセロソル
ブ/エチルセロソルブ/トルエンの60/20/20
(重量比)混合溶媒で固形分60%に希釈したもの
である。得られたエポキシ樹脂と硬化剤の配合物
の固形分は43.7%であつた。この配合物の厚さ3
ミル(0.08mm)の被膜を、ボンデライジング処理
した鋼板上に調製した。この被膜は室温で2〜3
時間放置後に指触乾燥状態になつた。室温で6日
間放置後の被膜は、B〜HBの鉛筆硬度を、良好
な表面摩耗抵抗ならびにすぐれた光沢および密着
性と共に示した。 以上に本発明の原理、好適実施態様および実施
法を示した。ただし、以上に開示した具体的な態
様は例示であつて、制限を意図したものではない
ので、本発明はこれらの態様に制限されるもので
はない。本発明の範囲内において当業者により各
種の変更をなすことができよう。
[Table] Example 5 22.6 parts (0.024 epoxy equivalent) of the 55% solids dispersion in water described in Experiment E in Table 2 was mixed with 15.2 parts (0.028 effective amine hydrogen equivalent) of a polyamide amine curing agent having an amine hydrogen equivalent of 324. ) mixed with
This curing agent, Epi-Cure CT-60-8536, commercially available from Celanese Specialty Resins Company, salts 16% of the available amine nitrogen of the preferred amidoamine acetic acid polymer and converts the resulting salt into a 60/20 mixture of butyl cellosolve/ethyl cellosolve/toluene. /20
(Weight ratio) Diluted with a mixed solvent to a solid content of 60%. The resulting blend of epoxy resin and curing agent had a solids content of 43.7%. Thickness of this formulation 3
A coating of mill (0.08 mm) was prepared on a bonderized steel plate. This film is 2 to 3
After leaving it for a while, it became dry to the touch. After standing for 6 days at room temperature, the coating exhibited a pencil hardness of B to HB, with good surface abrasion resistance and excellent gloss and adhesion. The principles, preferred embodiments, and implementation methods of the present invention have been shown above. However, the specific embodiments disclosed above are illustrative and not intended to be limiting, and therefore the present invention is not limited to these embodiments. Various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 n+1モルのジイソシアネート、nモルの芳
香族、芳香族起源もしくは脂環式ジオールならび
に2モルの長鎖脂肪族ポリエーテルグリコールモ
ノエーテルの反応生成物(ただし、nは1〜10)
よりなる水性系エポキシ樹脂用分散剤。 2 nが1〜5である特許請求の範囲第1項記載
の分散剤。 3 ジイソシアネートが芳香族ジイソシアネート
であり、ジオールがジフエノールであり、ポリエ
ーテルグリコールモノエーテルがポリエチレング
リコールのC1〜C4モノアルコールエーテルであ
る特許請求の範囲第1項記載の分散剤。 4 一般式: (式中、nは1〜10、Dは脂肪族ポリエーテルグ
リコールポリグリコールエーテルの残基、Eは
C1〜C4アルキル基、Fはジイソシアネートの残
基、ならびにGは芳香族、芳香族起源もしくは脂
環式ジオールの残基をそれぞれ意味する)で示さ
れる特許請求の範囲第1項記載の水性系分散剤。 5 Dがポリエチレングリコールポリエーテル残
基、EがC1〜C2アルキル基、Fが芳香族ジイソ
シアネート残基、およびGがp,p′−ジヒドロキ
シジフエニルプロパンである特許請求の範囲第4
項記載の分散剤。 6 (a) n+1モルのジイソシアネート、nモル
の芳香族、芳香族起源もしくは脂環式ジオー
ル、ならびに2モルの長鎖脂肪族ポリエーテル
グリコールモノエーテルの反応生成物を形成
し、 (b) 得られた反応生成物を利用してエポキシ樹脂
の水性分散液を形成する、 ことからなるエポキシ樹脂分散液の製造方法。 7 該反応生成物を、エポキシ樹脂と反応生成物
の合計重量に基づいて2〜15重量%の量で使用
し、形成された水性分散液の固形分が20〜35重量
%である特許請求の範囲第6項記載の方法。 8 イソシアネートが芳香族ジイソシアネート、
ジオールがジフエノール、ポリエーテルグリコー
ルがエチレングリコールから誘導されたもの、お
よびエポキシ樹脂がエポキシ基当たりの重量が
180〜1000であるビスフエノールA・ジグリシジ
ルエーテルである特許請求の範囲第6項記載の方
法。 9 エポキシ樹脂と反応生成物の合計含有量に基
づいて30重量%までの補助溶剤を使用する特許請
求の範囲第6項記載の方法。
[Scope of Claims] 1 Reaction product of n+1 mol of diisocyanate, n mol of aromatic, aromatic origin or cycloaliphatic diol and 2 mol of long-chain aliphatic polyether glycol monoether, where n is 1 to Ten)
A dispersant for aqueous epoxy resins. 2. The dispersant according to claim 1, wherein n is 1 to 5. 3. The dispersant according to claim 1, wherein the diisocyanate is an aromatic diisocyanate, the diol is diphenol, and the polyether glycol monoether is a C1 to C4 monoalcohol ether of polyethylene glycol. 4 General formula: (In the formula, n is 1 to 10, D is the residue of aliphatic polyether glycol polyglycol ether, and E is
C1 - C4 alkyl group, F means the residue of a diisocyanate, and G means the residue of an aromatic, aromatic origin or alicyclic diol, respectively) according to claim 1. System dispersant. 5. Claim 4, wherein D is a polyethylene glycol polyether residue, E is a C1 - C2 alkyl group, F is an aromatic diisocyanate residue, and G is p,p'-dihydroxydiphenylpropane.
Dispersant as described in section. 6 (a) forming a reaction product of n+1 moles of diisocyanate, n moles of aromatic, aromatic origin or cycloaliphatic diol, and 2 moles of long chain aliphatic polyether glycol monoether; (b) obtained A method for producing an epoxy resin dispersion, comprising: forming an aqueous dispersion of an epoxy resin using a reaction product produced by the reaction. 7 The reaction product is used in an amount of 2 to 15% by weight, based on the combined weight of epoxy resin and reaction product, and the solids content of the aqueous dispersion formed is 20 to 35% by weight. The method described in scope item 6. 8 The isocyanate is an aromatic diisocyanate,
The diol is derived from diphenol, the polyether glycol is derived from ethylene glycol, and the epoxy resin has a weight per epoxy group.
7. The method according to claim 6, wherein the bisphenol A diglycidyl ether has a molecular weight of 180 to 1000. 9. Process according to claim 6, in which up to 30% by weight of co-solvent is used, based on the total content of epoxy resin and reaction product.
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